并联型功率因数校正技术研究

论文摘要

功率因数校正技术作为抑制谐波电流、提高电网输入端功率因数的有效手段,是电力电子技术的研究热点。与传统的串联型PFC技术相比,并联型PFC技术的优势在于:无需处理全部交直流变换功率,只需处理谐波和无功功率;可以运用并联型逆变器从而在较低的开关频率下实现大容量谐波补偿。本文介绍了并联型PFC技术的工作原理,提出了基于倍频CPS-SPWM技术的并联逆变器,它是倍频CPS-SPWM技术与并联型逆变器结构的结合,同时具备两者的优点:倍频CPS-SPWM技术能够在较低的器件开关频率下实现较高的等效开关频率,具有良好的谐波特性;并联桥结构降低了单个功率器件的电流等级,减小了开关管的电流应力,并且直流侧电压均衡易于实现。基于倍频CPS-SPWM技术的并联逆变器作为并联型PFC的电路拓扑,在大容量谐波无功补偿领域具有良好的应用前景。本文研究了基于倍频CPS-SPWM技术的并联逆变器在并联型PFC中的应用问题,对直流侧与交流侧控制策略进行了系统的分析,在此基础上进行了仿真研究。仿真表明该并联型PFC系统具有良好的谐波抑制效果和功率因数校正性能。在理论分析和仿真研究的基础上,研制了基于TMS320LF2407控制的并联型PFC系统样机,该系统包括信号采样调理电路、DSP控制器和功率电路等部分。本文对主要参数的分析和设计进行了详细的介绍,并进行了实验研究,给出了实验结果。实验结果表明该系统性能良好,能够在较低的开关频率下实现较好的功率因数校正效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 电网谐波污染问题
• 1.1.1 谐波产生原因及其危害
• 1.1.2 谐波抑制与无功功率补偿的关系
• 1.1.3 谐波的限制标准
• 1.2 功率因数校正技术
• 1.2.1 功率因数基本概念
• 1.2.2 无源功率因数校正技术
• 1.2.3 有源功率因数校正技术
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 并联型PFC 技术原理
• 2.1 并联型PFC 工作原理
• 2.2 并联型PFC 系统的拓扑结构
• 2.2.1 单个全桥逆变器
• 2.2.2 级联型逆变器
• 2.2.3 并联型逆变器
• 2.3 倍频CPS-SPWM 技术研究
• 2.3.1 倍频CPS-SPWM 技术原理
• 2.3.2 基于倍频CPS-SPWM 技术的并联逆变器
• 2.4 并联型PFC 系统的控制方案
• 2.4.1 并联型PFC 系统的直流侧电压控制
• 2.4.2 并联型PFC 系统的交流侧电流控制
• 2.5 本章小结
• 第三章 并联型PFC 系统的仿真研究
• 3.1 主电路参数设计
• 3.1.1 主电路容量计算
• 3.1.2 直流侧电容值选取
• 3.1.3 交流侧电感值选取
• 3.2 闭环控制参数设计
• 3.2.1 电流内环设计
• 3.2.2 直流侧电压环设计
• 3.3 仿真参数
• 3.4 仿真模型
• 3.5 交流侧电感对补偿效果影响的仿真研究
• 3.6 不同负载情况下的仿真研究
• 3.6.1 静态响应特性
• 3.6.2 动态响应特性
• 3.7 倍频CPS-SPWM 技术分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 并联型PFC 系统的软硬件设计
• 4.1 系统构成
• 4.2 功率电路设计
• 4.2.1 直流侧电容值选取
• 4.2.2 交流侧电感设计
• 4.2.3 功率管选取
• 4.3 控制电路设计
• 4.3.1 信号采样调理电路实现
• 4.3.2 DSP 电路的软硬件设计
• 4.3.3 隔离驱动电路设计
• 4.3.4 保护电路设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 并联型PFC 系统的实验研究
• 5.1 实验系统的结构和参数
• 5.2 并联型PFC 系统实验结果及分析
• 5.2.1 正弦信号波形
• 5.2.2 软启动波形
• 5.2.3 不同负载的实验波形及分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 本文主要工作
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学校期间发表的学术论文